Method to evaluate the effects of sugarcane stalks colonization by Clavibacter xyli subsp. xyli on the xylem functionality

Diagnose do Raquitismo-da-soqueira (RS) pelo método de coloração dos vasos do xilema (MCVX) e por "tissue blot enzyme immunoassay" (TBIA) foram efetuadas para se estudar a colonização de colmos de cana-de-açúcar pela bactéria Clavibacter xyli subsp. xyli e seu efeito na absorção e transporte de água pelo xilema de distintos genótipos. MCVX coloriu os feixes vasculares funcionais, mas não os entupidos (VNF), enquanto TBIA coloriu aqueles colonizados (VC). MCVX/TBIA consiste num modelo para avaliar alterações fisiológicas induzidas no hospedeiro por bactérias habitantes do xilema. Tanto TBIA como MCVX determinaram que a distribuição de VC era mais freqüente nos tecidos do meio da secção transversal dos internódios, diminuindo progressivamente nos tecidos próximos da epiderme. Em Canal Point, Flórida (EUA), alta correlação entre VNF e VC foi obtida em um grupo de nove genótipos moderadamente resistentes (r=0,987). Em um segundo experimento, usando 19 genótipos com uma gama maior de reação ao RS, a correlação entre os dois parâmetros foi menor (r=0,40). A razão principal para este fato foi que alguns genótipos tinham baixa %VNF apesar de suportarem alta %VC. Nestes genótipos, embora o patógeno estivesse presente no xilema, o transporte de água não foi completamente evitado. Um terceiro experimento foi conduzido em Houma, Louisiana (EUA), para verificar se os resultados do segundo experimento poderiam indicar tolerância ao RS. A correlação entre % VC e % VNF foi r=0,68, mas nenhum deles esteve correlacionado com danos em produção, devido à existência de diferentes níveis de tolerância ao RS. A presença de vasos funcionais, apesar de colonizados por C. x. subsp. xyli, não foi suficiente para explicar a tolerância observada em diferentes genótipos. Outros fatores além da mera prevenção no transporte de água podem contribuir para a ocorrência de danos em produção. Por outro lado, processos inatos da planta que regulam a taxa de transpiração (perda de água) e sensibilidade à prevenção no transporte de seiva bruta podem estar agindo como mecanismos de tolerância ao RS. A alta correlação entre % VC e % VNF em genótipos moderadamente resistentes faz com que tanto TBIA como MCVX sejam adequados para selecionar genótipos de cana-de-açúcar resistentes ao RS nas fases iniciais de seleção. MCVX mostra-se como um método alternativo para países ainda em desenvolvimento, onde a mão de obra é mais barata e os equipamentos e reagentes requeridos pelo TBIA não são facilmente obtidos. No entanto, caso genótipos intermediários não sejam descartados nas fases iniciais da seleção, experimentos comparando a produção de parcelas sadias e doentes são necessários para determinar o nível de tolerância de cada um deles. O conhecimento do nível de resistência e tolerância de cada genótipo, antes de sua liberação, é de capital importância para orientar a tomada de medidas fitossanitárias complementares para reduzir o inóculo das mudas (Xo) e a evolução da doença ao longo das soqueiras (r) daqueles genótipos que suportam um potencial epidêmico elevado.Ratoon stunting disease (RSD) diagnosis by the staining by transpiration method (MCVX) and tissue blot immunoassay (TBIA) were carried out to study the colonization of sugarcane stalks by Clavibacter xyli subsp. xyli and its effects on water uptake through the xylem vessels of distinct genotypes. MCVX stained the functional vascular bundles of the stalks but not the non-functional ones (NFVB), while TBIA stained the colonized vascular bundles (CVB). MCVX/TBIA jointed method consists in an interesting model for measuring physiological changes induced in the host by xylem inhabitant bacteria. Either TBIA or MCVX determined that colonized vascular bundles were most frequent in the inner tissues of sugarcane internodes, decreasing progressively as the tissues approximated the epidermis. At Canal Point, Florida, a good correlation between NFVB and CVB was obtained in a group of nine moderately resistant genotypes (r=0.987). ln a second trial, using 19 genotypes that had a wider range of RSD reaction, the correlation between the two methods was just r=0.40. The main reason for the lower correlation was that some genotypes had a lower percentage of NFVB despite having a high percentage of CVB. Ln these genotypes, although the pathogen was present in the xylem, water uptake was not completely prevented. A third experiment was conducted at Houma, Louisiana, to verify if the results from the second experiment could indicate tolerance to RSD. The correlation between %CVB and %NFVB was r=0.68, but none of them was correlated with yield damage (reduced cane yield) due to different levels of RSD tolerance. Functional xylem vessels despite being colonized by C. x. subsp. xyli was not sufficient to explain the tolerance observed in different genotypes. Other factors than mere water uptake prevention might be determining yield damage. ln the other hand, innate processes of the plant which regulate the transpiration rate (water loss) and sensibility to water and nutrient transport prevention might be acting as mechanisms of tolerance to RSD. The high correlation between %CVB and %NFVB in moderately resistant genotypes makes the TBIA and MCVX techniques suitable for screening sugarcane genotypes for resistance to RSD in the early stages of selection. MCVX appears to be an alternative method for development of resistant genotypes in developing countries, where labor is less costly and equipment as well as reagents required for TBIA are not easily obtained. However, in case of intermediate genotypes are not discarded earlier in the breeding program, yield data trials comparing production of healthy and diseased plots are recommended to determine levels of tolerance. The knowledge of the resistance and tolerance level of each genotype before its release is essential for advising the use of complementary phytosanitary measures to reduce seed inoculum (Xo) and disease increasing in each stubble (r), only for genotypes where an epidemic potential had been observed